Geología, geoquímica y geocronología del área Compostela, Nayarit, México; y su relación con el occidente del cinturón volcánico Trans-Mexicano

Abstract

"En el sector occidental del Cinturón Volcánico Trans-Mexicano, subduce mayormente la placa de Rivera bajo la placa Norte Americana. Los eventos geológicos y tectónicos en este sector ocurren durante el Mioceno tardío hasta el Cuaternario y se conforman por diferentes pulsos de actividad volcánica, asociados al desarrollo del rift Tepic-Zacoalco. Este rift se conforma por tres sistemas de fallas, uno de importancia en esta investigación es el sistema de fallas a lo largo del límite de la Sierra Madre Occidental y el Bloque Jalisco, donde se encuentra el graben San Pedro-Ceboruco y el área Compostela. La geología del área Compostela está representada por riolitas que se dividen en dos secuencias: toba lítica (Seq1) y toba bandeada (Seq2), ambas ligeramente alteradas; una unidad de andesitas que rellenan los valles al noreste y sureste del área; una unidad de basalto traquiandesita, producto de un dique alimentador que corta y cubre discordantemente a la toba lítica; y por último depósitos de pómez y de piroclastos, que corresponden a la actividad volcánica del complejo volcánico San Pedro-Cerro Grande y del Volcán Tepetiltic, respectivamente. Petrográficamente, la toba lítica y toba bandeada presentan una textura porfídica, el arreglo mineral se conforma por fenocristales de [feldespatos (sanidinos) + cuarzo] en una matriz de [cuarzo + piroxenos (clino-ferrosilita y clino-enstatita) + vidrio]. Ambas secuencias muestran una ligera alteración hidrotermal; los feldespatos alteran a minerales arcillosos [illita + moscovita] y los piroxenos a clorita. Las unidades de basalto-andesita y andesita también presentan una textura porfídica, con un arreglo mineral de fenocristales de [Plagioclasas ± Piroxenos] en una matriz de [Plagioclasas ± Piroxenos ± Minerales Opacos ± Vesículas]. La mayoría de los piroxenos identificados son Clino-ferrosilita. Estructuralmente se tiene dos sistemas de fallas normales en el área de estudio. El primero tiene una orientación N-S con echado al E y el segundo con orientación NW-SE con echado al N. Estos sistemas de fallas se encuentran cortando a la toba lítica, la toba bandeada y a los depósitos de piroclastos. En cuanto a la orientación del bandeamiento se tienen tres orientaciones. El primero tiene una orientación NW-SE con echado al SW presente en los depósitos de piroclastos del Volcán Tepetiltic. El segundo NE-SW con echado al SE en la secuencia de la toba lítica y el tercero NW-SE con echado al N representa mayormente a la secuencia de la toba bandeada. La composición de las rocas intermedias consiste en una serie transicional (basalto traquiandesitas) con valores [52.72-53.94 wt% SiO2; 0.69-2.53 wt% MgO] y una serie subalcalina con Low-Si [55.11-60.94 wt% SiO2; 0.79-2.74 wt% MgO] y High-Si [61.60-62.71 wt% SiO2; 0.36-0.80 wt% MgO]. El basalto traquiandesita muestra un ligero enriquecimiento en las tierras raras ligeras relativo a las tierras raras pesadas [(La/Yb)N= 5.81-8.07] y casi nula la anomalía Eu. Las andesitas muestran un enriquecimiento en los elementos litófilos de gran-ion (Ba, K) con anomalías de Nb (Th/Ce) y Ti. Los radios de 87Sr/86Sr (0.703519-0.703882) para el basalto traquiandesita muestra un ligero agrupamiento comparado con el basalto andesita 87Sr/86Sr (0.704073) con valores positivos de ƐNd(t) +5.6 y +3.4, respectivamente. La combinación de los radios geoquímicos y los diagramas de discriminación multidimensionales indican que el basalto traquiandesita fue generado en un ambiente de rift y/o OIB-type, mientras que las andesitas fueron generadas de un ambiente de subducción. La composición de la toba lítica tiene valores de [63.63-68.77 wt% SiO2], un índice alcalino modificado de [5.30-10.66 wt% MALI] y un índice de alteración de [78.43-99.30 AI]. Mientras que la toba bandeada tiene valores de [70.79-75.58 wt% SiO2], un índice alcalino modificado [6.79-8.82 wt% MALI] y un índice de alteración de [56.00-69.44 AI]. Ambas secuencias son férricas y peraluminosas. La toba lítica tiene un ligero enriquecimiento en las tierras raras ligeras con respecto a las tierras raras pesadas [(La/Yb)N= 5.58-9.89)] y con una anomalía nula de Eu. A diferencia de la toba bandeada que muestra un ligero enriquecimiento en las tierras raras pesadas, anomalía negativa de Eu y anomalía (positiva/negativa) de Ce. En ambas secuencias se tiene un enriquecimiento en (Rb y K) y reducción en (Ba y Sr) y (Nb y Ta). Las relaciones geoquímicas de SiO2 vs Nb, SiO2 vs Ta e Y vs Nb, indican que la toba lítica deriva posiblemente de una cámara magmática que se originó en un ambiente de arco volcánico durante un periodo de baja actividad tectónica, y la toba bandeada de una cámara magmática que se originó en un ambiente tectónico de intraplaca durante la fase extensional en el Plioceno. Por último, la toba lítica en el área Compostela se correlaciona con la erupción ignimbrítica (4.97 Ma) que se desarrolla a lo largo del Rift Tepic-Zacoalco y forma parte del graben San Pedro-Ceboruco. Posterior a este evento se tiene el desarrollo de actividad volcánica, representado por conos de escoria, flujos de lava y algunos domos que se asocian al complejo volcánico San Pedro-Cerro Grande, al Volcán Tepetiltic y al Volcán Ceboruco. Todos estos eventos siguen la misma orientación NW-SE del rift. Algunos de estos eventos dentro del área Compostela corresponden a la unida de andesita que se encuentra rellenando los valles al noreste (2.25 Ma) y suroeste (2.42 Ma) y la colada de lava de basalto andesita (basalto traquiandesitas) (1.05 y 1.07 Ma) que cubre a la secuencia de la toba lítica. Los eventos más juveniles en el área Compostela están representados por los depósitos de pómez que se relacionan con la actividad del complejo volcánico San Pedro-Cerro Grande (~280 ka) y los depósitos de piroclastos a la actividad del volcán Tepetiltic (~236 ka)."

"In the western sector of the Trans-Mexican Volcanic Belt, the Rivera plate subducts mostly under the North American plate. The geological and tectonic events in this sector that occur during the late Miocene to the Quaternary are formed by different pulses of volcanic activity associated with the development of the Tepic-Zacoalco rift. This rift is formed by three fault systems, one of importance in this research is the fault system along the boundary of the Sierra Madre Occidental and the Jalisco Block, where the San Pedro-Ceboruco graben and Compostela area is located. The geology of the Compostela area is represented by rhyolites that are divided into two sequences: lithic tuff (Seq1) and banded tuff (Seq2), both slightly altered. The andesite unit fills the valleys to the northeast and southwest of the area, followed by a basaltic andesite unit (later classified as basaltic trachyandesite). This unit is product of a feeder dike that cuts and discordantly covers the lithic tuff. Finally, pumice and pyroclastic deposits, which correspond to the volcanic activity of the San Pedro-Cerro Grande volcanic complex and the Tepetiltic Volcano, respectively. Petrographically, the lithic tuff and banded tuff present a porphyritic texture, the mineral arrangement is formed by phenocrysts of [feldspars (sanidines) + quartz] in a matrix of [quartz + pyroxenes (clino-ferrosilite and clino-enstatite) + glass]. Both sequences show slight hydrothermal alteration, feldspars alter to clay minerals [illite + muscovite] and pyroxenes to chlorite. The basalt andesite and andesite units also show a porphyritic texture, with a mineral arrangement of phenocrysts of [Plagioclase ± Pyroxenes] in a matrix of [Plagioclase ± Pyroxenes ± Opaque Minerals ± Vesicles]. Most of the pyroxenes identified are Clino-ferrosilite. Structurally there are two normal fault systems in the study area. The first one has a N-S orientation with E dip and the second one has a NW-SE orientation with N dip. These fault systems are cutting the lithic tuff, the banded tuff, and the pyroclastic deposits. There are three orientations of the bedding. The first has a NW-SE orientation with a SW dip present in the pyroclastic deposits of the Tepetiltic Volcano. The second NE-SW with SE dip in the lithic tuff and the third NW-SE with north dip represents mostly banded tuff. The composition of the intermediate volcanic rocks consists of transitional series (basaltic trachyandesite) with values of [52.72-53.94 wt% SiO2; 0.69-2.53 wt% MgO] and a subalkaline series with Low-Si [55.11-60.94 wt% SiO2; 0.79-2.74 wt% MgO] and High-Si [61.60-62.71 wt% SiO2; 0.36-0.80 wt% MgO]. The basaltic trachyandesites show a slight enrichment in light rare earth elements relative to heavy rare earth elements [(La/Yb)N= 5.81-8.07] with negligible Eu anomaly. The andesites are enriched in large-ion lithophile elements (Ba, K) with anomalies of Nb (Th/Ce) and Ti. The 87Sr/86Sr (0.703519-0.703882) ratios for the basaltic trachyandesites show a slight clustering compared to the basaltic andesite 87Sr/86Sr (0.704073) with positive ƐNd(t) values of +5.6 and +3.4 respectively. Geochemical ratios and multidimensional discrimination diagrams indicate that the basaltic trachyandesite were generated from rift and/or OIB-type environment, whereas the andesites were generated from the slab of a subduction environment. The compositions of the lithic tuff sequence have values of [63.63-68.77 wt% SiO2], a modified Alkali lime index [5.30-10.66 wt% MALI] and an alteration index [78.43-99.30 AI]. While the banded tuff sequence has values of [70.79-75.58 wt% SiO2], a modified Alkali lime index [6.79-8.82 wt% MALI] and an alteration index [56.00-69.44 AI]. Both sequences are ferroan and peraluminous. The lithic tuff has a slight enrichment in light rare earth elements with respect to high rare earth elements [(La/Yb)N= 5.58-9.89)] and null Eu anomaly. In contrast, the banded tuff shows a slight enrichment in high rare earth elements, with negative Eu anomaly and (positive/negative) Ce anomaly. In both sequences there is an enrichment in (Rb and K) and reduction in (Ba and Sr) and (Nb and Ta). The geochemical ratios of SiO2 vs Nb, SiO2 vs Ta and Y vs Nb, shows that the lithic tuff was derived from a silicic magma that originated in a volcanic arc margin, during a period of low tectonic activity and the banded tuff from a silicic magma that originated in an intraplate margin during an extensional faulting since the Pliocene. Finally, the lithic tuff in the Compostela area correlates with the ignimbrite flare-up (4.97 Ma) that developed along the Tepic-Zacoalco Rift and is part of the San Pedro-Ceboruco graben. This event was followed by the development of volcanic activity, represented by scoria cones, lava flows, and some domes associated with the San Pedro-Cerro Grande volcanic complex, the Tepetiltic Volcano, and the Ceboruco Volcano. All these events follow the NW-SE trend of the rift. Some of these events within the Compostela area correspond to the andesite unit that fills the valleys to the northeast (2.25 Ma) and southwest (2.42 Ma), and the basalt andesite (basaltic trachyandesites) lava flow (1.05-1.07 Ma) that covers the lithic tuff sequence. The youngest events in the Compostela area are represented by pumice deposits that are related to the activity of the San Pedro-Cerro Grande volcanic complex (~280 ka) and pyroclastic deposits to the activity of the Tepetiltic volcano (~236 ka)."